為了強(qiáng)化超臨界LNG緊湊型換熱器的換熱強(qiáng)化能力,設(shè)計了一種應(yīng)用3D打印技術(shù)制備的帶有橫向微溝槽群的微細(xì)流路,并進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證和性能特性對比,以提高超臨界流體LNG在緊湊式氣化換熱器中的強(qiáng)制對流換熱性能。首先對光滑管道下不同流道截面形狀對換熱特性和流動特性的影響進(jìn)行了數(shù)值計算,結(jié)果表明相同截面積下不同形狀對超臨界LNG的換熱與流動特性基本無影響。然后討論了在2 mm矩形流道帶有最佳橫向微溝槽群條件下,工質(zhì)溫度在120—250 K范圍內(nèi)兩面開槽與四面開槽結(jié)構(gòu)換熱特性與流動特性的對比,進(jìn)一步考察了工質(zhì)溫度、質(zhì)量流量、進(jìn)口壓力對傳熱系數(shù)、摩擦因子和綜合效益系數(shù)的影響。最后討論了重力的影響。結(jié)果表明具有四面開槽的換熱器綜合換熱效益得到40%左右的增加,與兩面開槽相比并不是完全的兩倍關(guān)系,微槽道構(gòu)造顯示了出色的換熱強(qiáng)化綜合效果。此外,對水平流動而言,在研究范圍內(nèi)重力作用會略微強(qiáng)化傳熱系數(shù)。當(dāng)流動方向?yàn)樨Q直向上時,重力使換熱加強(qiáng),反之,重力將減弱換熱。 

【文章來源】：低溫工程. 2020,(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

正方形、圓形、半圓形流道3D打印管道正視圖

構(gòu)建了兩種不同溝槽布置的單通道模型,如圖2所示。內(nèi)部流體通道均為為邊長為1 mm的正方形,固體域壁厚為1 mm,兩種模型流道長度均為100 mm。圖3為流道截面示意圖,對于橫向槽道的定義主要有3個參數(shù),槽道的深度定義為a,槽道的寬度定義為b,槽道的中心距定義為c。已有研究表明,當(dāng)槽深為0.07 mm,槽寬為0.23 mm,相鄰槽道距離為0.4 mm時,通道的綜合強(qiáng)化效應(yīng)達(dá)到最大。在本物理模型中均采用了最佳尺寸,網(wǎng)格創(chuàng)建方法與邊界條件基本設(shè)置與前文所述相同,在計算過程中主要將上下開槽與四面開槽結(jié)果進(jìn)行對比分析,并探究入口壓力、入口溫度、入口流量及重力對超臨界甲烷流動特性和換熱特性的影響。

圖3為流道截面示意圖,對于橫向槽道的定義主要有3個參數(shù),槽道的深度定義為a,槽道的寬度定義為b,槽道的中心距定義為c。已有研究表明,當(dāng)槽深為0.07 mm,槽寬為0.23 mm,相鄰槽道距離為0.4 mm時,通道的綜合強(qiáng)化效應(yīng)達(dá)到最大。在本物理模型中均采用了最佳尺寸,網(wǎng)格創(chuàng)建方法與邊界條件基本設(shè)置與前文所述相同,在計算過程中主要將上下開槽與四面開槽結(jié)果進(jìn)行對比分析,并探究入口壓力、入口溫度、入口流量及重力對超臨界甲烷流動特性和換熱特性的影響。2.3 超臨界甲烷物性


本文編號：3352465